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1 (19) *DE U * (10) (12) Gebrauchsmusterschrift (21) Aktenzeichen: (22) Anmeldetag: (47) Eintragungstag: (45) Bekanntmachungstag im Patentblatt: (73) Name und Wohnsitz des Inhabers: ThermSelect GmbH, Rostock, DE (51) Int Cl.: F28D 20/00 ( ) F24D 11/02 ( ) (74) Name und Wohnsitz des Vertreters: Gulde & Partner Patent- und Rechtsanwaltskanzlei mbb, Berlin, DE Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen (54) Bezeichnung: Wärmespeicher für eine Wärmepumpe (57) Hauptanspruch: Wärmespeicher (12) für eine Wärmepumpe, der ein mit einem Wärmespeichermedium (16) gefüllten Behälter (14) umfasst, wobei ein Primärkreislauf (24) der Wärmepumpe mit einem Vorlaufanschluss (34) und einem Rücklaufanschluss (30) direkt in den Behälter (14) mündet.

2 Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher für eine Wärmepumpe, der einen mit einem Wärmespeichermedium gefüllten Behälter umfasst. [0002] Allgemein sind zur Verringerung von Heizkosten Wärmepumpenanlagen bekannt, bei denen mit Hilfe eines in einem Primärkreislauf zirkulierenden Wärmemediums dem Erdreich Wärme entzogen wird. [0003] In der Wärmepumpe wird dann die Temperatur des Wärmemediums durch Kompression erhöht, so dass die Wärme in einen Sekundärkreislauf zu Heizzwecken nutzbar gemacht werden kann. [0004] Aus DE U1 ist ein Wasserspeicher für eine Wärmepumpenanlage bekannt, der von einem im Erdreich angeordneten Erdtank gebildet ist. Hierbei wird vorgeschlagen, den Wasserspeicher als Wärmetauscher im Primärkreislauf einer Wärmepumpenanlage einzusetzen. Hierzu wird in eine Umfangswand des Erdtanks eine schraubenförmig verlaufende Wärmetauscherschlange eingebettet. [0005] Ein derartiger Wasserspeicher zeichnet sich durch einen relativ komplizierten Aufbau mit erhöhtem Wartungsaufwand aus. [0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmespeicher der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach aufgebaut und vielseitig einsetzbar ist. [0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Wärmespeicher mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass ein Vorlaufanschluss und ein Rücklaufanschluss des Primärkreislaufs der Wärmepumpe direkt in einem mit einem Wärmespeichermedium gefüllten Behälter des Wärmespeichers münden, kann vorteilhaft auf die Anordnung eines zusätzlichen Wärmetauschers im Primärkreislauf der Wärmepumpe verzichtet werden. Der Primärkreislauf der Wärmepumpe endet somit direkt mit einem Vorlauf und einem Rücklauf in dem Wärmespeicher. [0008] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rücklaufanschluss in einem unteren Bereich des Behälters und der Vorlaufanschluss in einem oberen Bereich des Behälters mündet. Hierdurch wird erreicht, dass unter Ausnutzung der natürlichen Konvektion das am Rücklauf austretende kühlere Medium im unteren Bereich des Behälters eingeleitet wird und dass im oberen Bereich des Behälters wärmere Medium direkt dem Vorlaufanschluss zugeführt werden kann. [0009] In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in dem Primärkreislauf eine Pumpe eingebunden ist. Mittels dieser Pumpe kann vorzugsweise ein Umwälzen des Mediums im Primärkreislauf und somit auch im Behälter erfolgen. [0010] Die Pumpe kann hierbei entweder außerhalb des Behälters, beispielsweise in einer Vorlaufleitung, oder auch innerhalb des Behälters als so genannte Tauchpumpe angeordnet sein. [0011] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter druckdicht verschlossen oder druckdicht verschließbar ist. Hierdurch ergibt sich ein geschlossener Kreislauf für den Primärkreislauf inklusive des eingebundenen Behälters des Wärmespeichers, so dass äußere Druckschwankungen keinen Einfluss auf den Primärkreislauf besitzen. [0012] Darüber hinaus ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Behälter mit wenigstens einem Wärmeenergiekreislauf wenigstens einer Wärmequelle in Verbindung steht. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, das Wärmespeichermedium in dem Behälter mit von externen Wärmequellen gewonnener Energie aufzuladen. Die externen Wärmequellen können beispielsweise eine Solaranlage oder beispielsweise von einer anderen Wärmepumpe, beispielsweise einer Luftwärmepumpe, gelieferte Wärme sein. Hierdurch lässt sich die Effizienz des Wärmespeichers weiter erhöhen. [0013] In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb des Behälters ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der mit wenigstens einem Wärmeenergiekreislauf verbunden ist. Hierdurch wird insbesondere auf einfache Weise möglich, die von den externen Wärmequellen bereitgestellte Energie in das Wärmespeichermedium des Behälters einzubringen. [0014] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmespeichermedium ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch ist. Hierdurch wird insbesondere ein Vereisen des Wärmespeichermediums verhindert. Insbesondere wird möglich, beim Phasenwechsel vom flüssigen zum festen Aggregatzustand des Wassers gespeicherte latente Wärme zu nutzen. Hierbei wird das Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch so eingestellt, dass das Wärmespeichermedium pumpfähig bleibt, das heißt eine solche Konsistenz aufweist, die ein Fördern durch den Primärkreislauf der Wärmepumpe gestattet. [0015] In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Primärkreislauf der Wärmepumpe und der Wärmeenergiekreislauf jeweils mit einem Druckausgleichbehälter verbunden sind. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, im Bedarfs- 2/7

3 fall eine Druckerhöhung beziehungsweise eine Druckerniederung in dem Behälter beziehungsweise im Wärmeenergiekreislauf zu erzielen. In Verbindung mit dem druckdicht verschlossenen Behälter kann somit ein optimaler Wärmeenergietransport innerhalb des Primärkreislaufs der Wärmepumpe erzielt werden. [0016] Weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. [0017] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel, das eine schematische Ansicht einer den erfindungsgemäßen Wärmespeicher aufweisenden Anlage zeigt, näher erläutert. [0018] Die Figur zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Wärmepumpenanlage. Die Wärmepumpenanlage 10 ist rein schematisch dargestellt, wobei hier nur die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile gezeigt sind. [0019] Die Wärmepumpenanlage 10 besitzt einen insgesamt mit 12 bezeichneten Wärmespeicher, dessen Hauptkomponente ein Behälter 14 ist. Der Behälter 14 kann aus Kunststoff, Stahl, Beton oder jeden anderen geeigneten Werkstoff bestehen. Innerhalb des Behälters 14 befindet sich ein Wärmespeichermedium 16, das beispielsweise von einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch gebildet ist. [0020] Eine Öffnung 18 des Behälters 14 ist durch eine Platte 20 druckdicht verschlossen. Hierzu sind im Einzelnen nicht dargestellte Dichtungen oder dergleichen angeordnet. [0021] Die Wärmepumpenanlage 10 umfasst ferner eine Wärmepumpe, von der hier lediglich ein Verdampfer 22 gezeigt ist. Aufbau und Funktion von Wärmepumpen sind allgemein bekannt, so dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen wird. [0022] Der Verdampfer 22 besitzt einen Primärkreislauf 24 mit einem Vorlauf 26 sowie einem Rücklauf 28. Der Primärkreislauf 24 kann entweder direkt an den Verdampfer 22 oder indirekt über einen nicht dargestellten Trennwärmetauscher an den Verdampfer angeschlossen sein. [0023] Der Vorlauf 26 und der Rücklauf 28 sind jeweils druckdicht durch die Platte 20 in den Behälter 14 geführt. [0024] Ein Rücklaufanschluss 30 des Rücklaufs 28 endet hier bei einem unteren Bereich 32 des Behälters 14. Ein Vorlaufanschluss 34 endet in einem oberen Bereich 36 des Behälters 14. [0025] In den Vorlauf 26 des Primärkreislaufs 24 ist eine Pumpe 38 eingebunden. Ferner ist der Vorlauf 26 mit einem Druckausgleichbehälter 40 verbunden, der beispielsweise ein offener oder ein geschlossener Membran-Ausgleichsbehälter ist. [0026] Innerhalb des Behälters 14 ist ein Wärmeübertrager 41 angeordnet, der mit einem Wärmeenergiekreislauf 43 verbunden ist. Der Wärmeübertrager 41 besitzt um ein Traggestell 42 angeordnete Wärmetauscherschlangen 44, die einerseits mit einem Vorlauf 46 und andererseits mit einem Rücklauf 48 des Wärmeenergiekreislaufs 43 verbunden sind. Der Vorlauf 46 ist mit einem oberen Anschluss 50 der Wärmetauscherschlange 44 und der Rücklauf 48 mit einem unteren Anschluss 52 der Wärmetauscherschlange 44 verbunden. [0027] Der Wärmeenergiekreislauf 43 ist mit einer Wärmequelle 54 verbunden, die beispielsweise von einer Solaranlange zur Erwärmung eines im Wärmeenergiekreislauf 43 zirkulierenden Wärmemediums dient. Zur Umsetzung ist in den Vorlauf 46 eine Pumpe 55 angeordnet. Der Vorlauf 26 ist ferner mit einem Druckausgleichbehälter 56 verbunden. [0028] Der Druckausgleichbehälter 56 kann entweder von einem offenen oder geschlossenen Membran-Ausgleichsbehälter gebildet sein. [0029] Das Traggestell 42 ist über einen Haltebügel 58 oder dergleichen mit der Platte 20 verbunden. Hierdurch kann der Wärmeübertrager 41 in einfacher Weise zu Wartungs- oder Reinigungszwecken durch die Öffnung 18 aus dem Behälter 14 entnommen werden. [0030] Der Behälter 14 ist vorzugsweise ein Erdtank 60. Dies bedeutet, der Behälter 14 ist zumindest teilweise oder komplett in einem umgebenden Erdreich frostsicher eingebettet. [0031] Die in der Figur dargestellte Wärmepumpenanlage 10 zeigt folgende Funktionen: Während des bestimmungsgemäßen Einsatzes ist der Behälter 14 mit einem Wasser-Frostschutzmittel- Gemisch gefüllt. Dieses Wärmespeichermedium 16 zirkuliert innerhalb des Primärkreislaufs 24 des Verdampfers 22. Dadurch, dass der Rücklaufanschluss 30 in dem unteren Bereich 32 und der Vorlaufanschluss 34 in dem oberen Bereichs 36 angeordnet sind, zirkuliert das Wärmespeichermedium 16 gleichzeitig auch in dem Behälter 14. Der Verdampfer 22 kann somit dem Wärmespeichermedium 16 über den Vorlauf 26 zugeführte Wärme entziehen. [0032] Eine Wärmeenergie kann dem Wärmespeichermedium 16 entweder durch das umgebende Erdreich und zusätzlich über den mit der Solaranlage 3/7

4 54 verbundenen Wärmeübertrager 41 zugeführt werden. [0033] Insgesamt ergibt sich somit der Vorteil, dass der Wärmespeicher 12 selber einen einfachen Aufbau aufweisen kann. Da der Wärmespeicher 12 keinen Wärmetauscher für den Primärkreislauf 24 des Verdampfers 22 aufweist, verringert sich der konstruktive Aufwand zum Aufbau beziehungsweise zur Installation des Wärmespeichers 12 erheblich. [0034] Es ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich noch der Wärmeübertrager 41 der externen Wärmequelle vorhanden. Nach einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann auf diesen gegebenenfalls verzichtet werden, wenn der Verdampfer 22 nur auf von dem Behälter 14 umgebenen Erdreich entnommene Wärmenergie zurückgreift. Bezugszeichenliste 10 Wärmepumpenanlage 12 Wärmespeicher 14 Behälter 16 Wärmespeichermedium 18 Öffnung 20 Platte 22 Verdampfer 24 Primärkreislauf 26 Vorlauf 28 Rücklauf 30 Rücklaufanschluss 32 unterer Bereich 34 Vorlaufanschluss 36 oberer Bereich 38 Pumpe 40 Druckausgleichbehälter 41 Wärmeübertrager 42 Traggestell 43 Wärmeenergieübertrager 44 Wärmetauscherschlange 46 Vorlauf 48 Rücklauf 50 oberer Anschluss 52 unterer Anschluss 54 Solaranlage / Wärmequelle 55 Pumpe 56 Druckausgleichbehälter 58 Haltebügel 60 Erdtank 4/7

5 ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. Zitierte Patentliteratur - DE U1 [0004] 5/7

6 Schutzansprüche 1. Wärmespeicher (12) für eine Wärmepumpe, der ein mit einem Wärmespeichermedium (16) gefüllten Behälter (14) umfasst, wobei ein Primärkreislauf (24) der Wärmepumpe mit einem Vorlaufanschluss (34) und einem Rücklaufanschluss (30) direkt in den Behälter (14) mündet. 2. Wärmespeicher (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklaufanschluss (30) in einem unteren Bereich (32) des Behälters (14) und der Vorlaufanschluss (34) in einem oberen Bereich (36) des Behälters (14) mündet. 3. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden in den Primärkreislauf (24) eine Pumpe (38) eingebunden ist. 4. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) druckdicht verschlossen oder druckdicht verschließbar ist. 5. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden der Behälter (14) mit wenigstens einem Wärmeenergiekreislauf (43) einer Wärmequelle (54) in Verbindung steht. 6. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden innerhalb des Behälters (14) ein Wärmeübertrager (38) angeordnet ist, der mit wenigstens einem Wärmeenergiekreislauf (43) verbunden ist. 7. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden das Wärmespeichermedium (16) Wasser oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch ist. 8. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden der Behälter (14) ein zumindest teilweise oder komplett im Erdreich angeordneter Erdtank (60) ist. 9. Wärmespeicher (12) nach einem der vorhergehenden der Primärkreislauf (24) der Wärmepumpe und der Wärmeenergiekreislauf (43) jeweils mit einem Druckausgleichbehälter (40, 56) verbunden sind. Es folgt eine Seite Zeichnungen 6/7

7 Anhängende Zeichnungen 7/7